論土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

文/廖世承 廣西硅谷建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣西來賓 546100

地震對(duì)土木建筑有著巨大的威脅。在強(qiáng)烈的地震中，建筑的結(jié)構(gòu)會(huì)遭受破壞，進(jìn)而導(dǎo)致垮塌，嚴(yán)重威脅人們的生命安全。為此，我們要高度重視土木建筑的抗震設(shè)計(jì)工作，并將抗震設(shè)計(jì)與工程的建筑實(shí)際相結(jié)合，科學(xué)合理的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

1、抗震設(shè)計(jì)的原則

1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

所謂合理性，就是在確保建筑的合理設(shè)計(jì)和建筑結(jié)果的剛度和硬度的前提下，在嚴(yán)格遵守建筑領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)建筑的基礎(chǔ)部分。與此同時(shí)，連接建筑構(gòu)件時(shí)要保證連接的穩(wěn)定可靠，特別是在設(shè)計(jì)建筑的主體、蓋板位置、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和樓蓋的基礎(chǔ)時(shí)，各部件之間在連接時(shí)要確保效果的牢固性。此外，應(yīng)堅(jiān)持整齊的原則對(duì)土木工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的布局規(guī)劃，以對(duì)稱和協(xié)調(diào)的原則設(shè)計(jì)立體的剛度和結(jié)構(gòu)的外形，并增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的強(qiáng)度。通過整體上的合理設(shè)計(jì)，增強(qiáng)土木建筑結(jié)構(gòu)上抗御外力的能力，提高建筑的抗震能力。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精細(xì)化和簡練性

土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡練性和精細(xì)化是做好抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提。抗震設(shè)計(jì)要簡練，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能地簡單明了，要在科學(xué)的前提下優(yōu)化多余的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，盡可能的簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算和分析好工程的結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)件的受力情況，這是建筑設(shè)計(jì)確保精確性的有效方法，同時(shí)還可以降低地震對(duì)建筑產(chǎn)生的損害，促進(jìn)建筑抗震性能的提升。

2、抗震設(shè)計(jì)的基本方法

2.1 加固基層結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)人員要在土木工程開始前期，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行詳盡的地質(zhì)勘察，對(duì)施工區(qū)域的地基構(gòu)造情況加以了解掌握。如果該區(qū)域的土層為軟土層，就要對(duì)建筑基層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，保證基層的牢固性，確保地面的建筑抗震性能的穩(wěn)定。這是因?yàn)?，建筑基層的穩(wěn)定性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力會(huì)產(chǎn)生重大影響。

2.2 選擇抗震結(jié)構(gòu)

在高度為40 米以下的建筑中，應(yīng)選擇剛度沿高度分布比較均勻，或者以剪切變形為主的，或者近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的抗震結(jié)構(gòu)。這幾種抗震結(jié)構(gòu)主要適用于底部剪力法。這是目前使用較為普遍的一種確定建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法，其是以地震反應(yīng)譜為理論基礎(chǔ)，以水平地震作用相等的等效單質(zhì)點(diǎn)和工程結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力來確定結(jié)構(gòu)總地震作用的。

2.3 不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的處理

有很多建筑屬于不規(guī)則結(jié)構(gòu)建筑，這些建筑的抗震設(shè)計(jì)難度較高，也更為復(fù)雜。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，地震設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑在多種地震條件下的情況，結(jié)合時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。作為一種動(dòng)力分析方法，時(shí)程分析法對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程進(jìn)行直接的積分求解，從而將建筑結(jié)構(gòu)在地震過程中的整個(gè)反應(yīng)過程展現(xiàn)出來，同時(shí)展示不同建筑構(gòu)件在變形狀態(tài)和彈塑性變形階段的內(nèi)力情況，進(jìn)而幫助設(shè)計(jì)者尋找建筑抗震設(shè)計(jì)中的弱點(diǎn)。

3、抗震設(shè)計(jì)的意義

土木工程加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)可以有效地增強(qiáng)建筑的抗震能力，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，意義極為重大。首先，土木建筑設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)可以有效增強(qiáng)建筑的抗震能力，降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞性，減小地震造成的災(zāi)害和損失。其次，有利于提高建筑的抗震性能。通過合理采用一些技術(shù)措施，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，增強(qiáng)其承受地震破壞性動(dòng)能沖擊的能力，增強(qiáng)建筑的安全性。最后，有利于提高建筑的整體剛度。土木建筑結(jié)構(gòu)整體剛度較低，一旦遇到外界的強(qiáng)力沖擊就很容易發(fā)生垮塌事故，造成損失。因此采用一定的技術(shù)手段增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)上的剛性，可以有效提升其抗震能力和水平。

4、提升抗震設(shè)計(jì)水平的方法

4.1 建筑材料的強(qiáng)度和硬度

對(duì)于建筑的抗震性能來說，建筑材料的強(qiáng)度和硬度也是比較重要的影響因素之一。因此，工程的施工方要根據(jù)工程設(shè)計(jì)方案對(duì)抗震性能的要求，選擇強(qiáng)度和硬度符合要求的建筑材料，從而從材料上確保土木建筑抗震效果的穩(wěn)定。

4.2 選擇建筑結(jié)構(gòu)

要根據(jù)建筑設(shè)計(jì)和項(xiàng)目場地的實(shí)際勘測情況選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)。在平常的施工中，主要是從下列兩個(gè)方面分析：①土木工程的載重范圍?？拐鹪O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到建筑材料的變形問題，確保其承重能力在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。并對(duì)其仔細(xì)觀察，納入到抗震設(shè)計(jì)中，進(jìn)而保證抗震設(shè)計(jì)的安全性和有效性以及建筑的穩(wěn)定性。②建筑結(jié)構(gòu)平面和立面的設(shè)置。工程建筑中，要進(jìn)行準(zhǔn)確確定建筑平面和立面的設(shè)置。設(shè)計(jì)者要以此為基礎(chǔ)對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，確保數(shù)據(jù)的精確度，進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)平面和立面的精確度。

4.3 選擇場地

設(shè)計(jì)建筑的抗震能力，要特別注意建筑工程項(xiàng)目的場地情況。要加強(qiáng)對(duì)場地的勘測，確保場地合適，符合設(shè)計(jì)要求。如果場地的土質(zhì)松軟，地基不穩(wěn)，那么就算是再好的設(shè)計(jì)方案也無助于建筑抗震水平和能力的提高。為此，在選擇工程場地時(shí)，要注意選擇地形開闊平坦、土質(zhì)硬度較好的地區(qū)，進(jìn)而確保建筑的抗震設(shè)計(jì)能夠充分發(fā)揮作用。

4.4 保證布局的科學(xué)性

通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局，可有效減輕地震能量對(duì)建筑的破壞作用。為此，工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工程抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮地震對(duì)建筑的各種破壞性影響，如預(yù)測和分析發(fā)生地震時(shí)對(duì)建筑導(dǎo)致的可能的位移，根據(jù)研究預(yù)測的結(jié)果調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而更好地抵消掉地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用。為了提高硬質(zhì)土質(zhì)地區(qū)的土木工程的抗震能力，設(shè)計(jì)人員還可以計(jì)算分析建筑下層位置移動(dòng)延性比來獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。

4.5 設(shè)置多重抗震防線

所謂的多重抗震防線就是由多個(gè)延性較好的構(gòu)件或分體系共同組成的抗震

結(jié)構(gòu)體系。在該體系中，一旦第一層抗震防線被地震破壞掉，那么第二層、第三層防線也會(huì)依次發(fā)生作用，從而延遲建筑的坍塌損壞時(shí)間，為用戶的緊急逃生贏得時(shí)間。為此，施工方在確保建筑材料質(zhì)量合格的同時(shí)，還要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，從而確保多重抗震體系能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

結(jié)語：

綜上所述，建筑抗震能力是建筑質(zhì)量的重要內(nèi)容，建筑抗震性能事關(guān)每個(gè)人的切身利益，故而必須對(duì)此予以高度重視，且設(shè)計(jì)人員也要設(shè)計(jì)出高水平的抗震設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而提高建筑的安全性和穩(wěn)固性，保障用戶安全。